一种从故障录波数据中直接计算提取电网暂态非周期分量幅值和时间常数的高精度方法技术

本发明专利技术涉及一种从故障录波数据中计算提取电网暂态非周期分量幅值和时间常数的高精度方法。步骤为：(1)通过特定的数据接口和通信协议，由故障录波器读取COMTRADE格式的故障录波记录的头文件、配置文件、信息文件和数据文件；(2)从故障录波记录文件中提取线路名称、故障类型、系统参数、还原数据文件中数据的方法、采样频率的种数、采样频率、特定采样频率下的采样点数、各采样点的时标和采样值等信息；等等。本发明专利技术克服现有方法的缺点以及电网仿真建模的局限性，提高了电流互感器选型设计和参数校核时的计算精度。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种从故障录波数据中直接计算提取电网暂态非周期分量幅值和时间常数的高精度方法，其特征是，技术步骤如下：1).通过特定的数据接口和通信协议，由故障录波器读取COMTRADE格式的故障录波记录的头文件、配置文件、信息文件和数据文件；2).从故障录波记录文件中提取线路名称、故障类型、系统参数、还原数据文件中数据的方法、采样频率的种数、采样频率、特定采样频率下的采样点数、各采样点的时标和采样值等信息；3).根据提取的信息，选择目标记录，主要提取典型故障的短路电流记录，将其解析为去除冗余信息后的简单数据序列，再将简单数据序列后较长的重复的稳态数据段删除，以便提高算法的效率和计算速度；4).根据暂态数据段的高采样频率和稳态数据段的低采样频率，采用插值算法将经删节后的10～20个周波的稳态数据段的采样频率统一为与暂态数据段相同的高采样频率；5).由改进自适应Prony方法MAPM对经以上预处理后的数据序列进行计算分析，提取电网暂态非周期分量的幅值和时间常数，步骤如下：(1)建立Prony方法通用算法：设点数即长度为N点的数据序列的采样频率为fs，单位Hz，采样间距为Ts＝1/fs，单位s，则可依次将各个数据点表示为x(nTs)，其中n＝0,1,…,N–1；为清晰，将x(nTs)简记为xn；通过最小二乘法LS和奇异值分解法SVD，将xn表示为p个复指数函数的线性组合，p称为Prony阶数，0<p≤N/2：xn=x(nTs)=Σi=1pbizin=Σi=1pbiesinTs=Σi=1pAiejθie(αi+j2πfi)nTs---(1)]]>式中，j为虚数单位，Ai、θi、αi和fi分别为第i个复指数函数的幅值、初相角、衰减因子和频率，单位分别为A、°、s–1和Hz，式中定义了如下变量：bi=Aiejθi,zi=e(αi+j2πfi)Ts,si=αi+j2πfi,i=1,2,...,p---(2)]]>bi称为复留数，si称为复频率或极点；(2)进行自适应分段，将经预处理后的数据序列分为若干个子段；设Lmin、NΔm和Em分别为预先指定的子段的最小长度、最大搜索步长和最大均方相对拟合误差MSRFE，设ns和ne分别为子段起点和终点的序号，设nΔ为搜索步长，即搜索时子段每次增加的数据点数，1≤nΔ≤NΔm；设子段的Prony阶数为ps，由负向取整定阶ps＝int_[(ne–ns+1)/2]–1                (3)式中，符号“int_”表示向负向取整，比如int_[5.95]＝5；采用上述Prony方法通用算法求解子段的复指数函数的线性组合x^n=Σi=1psb^iz^in,n=0,1,...,ne-ns---(4)]]>通过计算子段的MSRFE，设为ef，评估的拟合精度：ef=1nnzΣn=nsxn≠0ne(xn-x^n)2xn2---(5)]]>式中，nnz为子段中不为0的xn的总数；比较ef和Em的大小，若ef<Em，则增大nΔ直至NΔm，若ef≥Em，则减小nΔ直至1，以有效地提高搜索效率；(3)计算提取各子段主导分量的幅值和时间常数；设自适应分段得到的子段个数为Ns，各子段按k＝0,1,…,Ns–1编号，根据第k个子段线性组合式(4)的参数，分别按下式计算其特性参数：Aki＝|bki|，αki＝ln|zki|/Ts，Tpki＝–1/αki，fki＝(arg zki)/(2πTs)          (6)式中，i＝1,2,…,ps，arg[·]表示求复数的幅角主值，有arg zki∈(–π,π]，Tpki为时间常数，单位s；将Aki按由大到小的顺序排序，选出Aki最大且fki≈0Hz的分量作为该子段的主导分量，设其序号为i＝m；由下式求各子段暂态非周期分量的幅值和时间常数的平均值，去除随机误差，得到最终计算结果：A=1NsΣk=0Ns-12AkmTp=1NsΣk=0Ns-1Tpkm---(7)]]>式中，第1式中的求和项乘以2是考虑了根据欧拉公式，需要由2个复指数函数相加才能合成1个实余弦信号，除衰减因子不需换算外，实余弦信号的幅值为2倍的复指数函数的幅值。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓明，马红升，司大军，陈宇，李宁彩，鲁海亮，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53